JP3236664U - 異樹種の複合集成材 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の断面形を越えるサイズの大断面集成材であって、高い強度性の確保と価格とをバランスさせた異樹種の複合集成材を提供する。【解決手段】本考案にかかる異樹種の複合集成材１は、所定の幅、厚さ、及び長さのＡ樹種のラミナ３１を積層状に接着して形成したＡ種ラミナ積層体３と、所定の幅、厚さ、及び長さで、かつＡ樹種と異なる曲げ応力のＢ樹種のラミナ４１を積層接着して形成したＢ種ラミナ積層体４と、から成り、Ａ種ラミナ積層体３の積層方向と直交する幅方向及び長さ方向の両側面に、積層方向を平行してＢ種ラミナ積層体４を二次接着して一体構造として構成する。また、Ａ樹種の曲げ応力が、Ｂ樹種の曲げ応力より大きく設定し、特に、強度とコスト及び入手や加工の容易性を考慮して、Ａ種ラミナ積層体３をカラマツ材のラミナ３１、及びＢ種ラミナ積層体４をスギ材のラミナ４１で構成する。【選択図】図１

Description

本願に係る考案（以下、「本考案」）は、集成材に関し、詳しくは、強度特性が向上すると共にばらつきが小さく、かつ経済性も向上した異樹種の複合集成材に関する。

昨今、木造建築物における柱及び梁等の構造材、若しくは構造物等の内部造作には集成材が用いられている。集成材には、細かくは構造用集成材、化粧ばり構造用集成材、造作用集成材、化粧ばり造作用集成材に分類され、目的に応じて使い分けられている。

かかる集成材は、反りや割れといった無垢材の欠点を除去した優れた特性を有する木質材であり、その用途に応じた所定の強度を得るため、異樹種若しくは積層数を調整したラミナ（集成材の構成層を成すひき板）を積層接着することにより形成していた。

一方、この集成材を構成するラミナによっては、その樹種の材質や残存した節その他の瑕疵によって、集成材の強度にばらつきが生じる場合があった。また、選定する樹種によっては、強度特性は高くなるが高価となる傾向があった。

このような強度特性のばらつきを小さくした上に経済性も考慮した集成材として、例えば、特許文献１で提案された複合集成材が開示されている。この複合集成材は、複数のラミナを積層接着してなる集成材の上端面及び下端面に、単板積層体、パラレル ストランド ランバー又はオリエンテッド ストランド ランバーからなる板材を積層して一体化させて形成したことを特徴としている。

また、特許文献２には、特許文献１に示すような集成材どうしを幅方向に二次接着して成る集成材も開示されている。この集成材は、複数のラミナを板厚方向に積層接着した単位集成材をラミナ幅方向に二次接着して成り、単位集成材の積層厚は上記ラミナの幅よりも長尺とすると共に、対向する単位集成材の一方の二次接着面の上部及び下部に当該単位集成材の長手方向に延びる凹部を設け、該凹部内に補強筋を埋設したことを特徴としている。

特開２０００－１５３５０８号公報 特許第６８０９７４６号公報

しかし、特許文献１で開示された複合集成材は、強度特性のばらつきは小さいが、そもそも一次接着によって形成した集成材（特許文献２で示す二次接着前の集成材）であるため、サイズ的に中断面から大断面のサイズがほとんどであった。このため、集成材としては、強度特性に限界があり、大型建造物の柱や梁、等の構造材としては不向きな点があり、用途が限定されていた。因みに、日本農林規格（ＪＡＳ）によれば、構造用集成材の「大断面」とは、短辺が１５ｃｍ以上，断面積が３００平方ｃｍ以上、及び「中断面」とは、短辺が７．５ｃｍ以上、長辺が１５ｃｍ以上であって、上記大断面以外のものと、用語が定義されている。

近年及び将来的には、柱の間隔が大きい大空間の木造構築物においては、より大型サイズの大断面の柱や梁への需要が高まっており、まだ十分な供給に至っていないのが現状であった。

一方、特許文献２で開示された補強集成材であれば、同樹種の集成材（又は一塊の積層体）を二次接着したことによって、従来の断面形の集成材よりも大きいサイズの集成材を形成することができ、大型建造物の構造材としての利用が可能となっていた。

しかし、特許文献２開示の補強集成材は、二次接着前に強度向上のための補強筋（木質以外の材料）を内部に埋設することが必須構成であるため、二次接着面への凹部加工と該凹部に適合させる補強筋の形成とその取付け行程が必要となり、製造コスト及び製品価格の上昇を招いていた。

そこで、本考案は、上述の大断面の集成材に関する問題点に鑑みてなされたものであり、従来の断面形を越えるサイズの大断面集成材であって、高い強度性の確保と価格とをバランスさせた異樹種の複合集成材を提供するものである。

上記課題に鑑みて、本考案の異樹種の複合集成材（以下、「本集成材」と称する。）、次のように構成している。

すなわち、所定の幅、厚さ、及び長さのＡ樹種のラミナを積層状に接着して形成したＡ種ラミナ積層体と、所定の幅、厚さ、及び長さで、かつ前記Ａ樹種と異なる曲げ応力のＢ樹種のラミナを積層接着して形成したＢ種ラミナ積層体と、から成り、前記Ａ種ラミナ積層体の積層方向と直交する幅方向及び長さ方向の両側面に、積層方向を平行して前記Ｂ種ラミナ積層体を二次接着して一体構造としたことを特徴としている。

また、前記Ａ種ラミナ積層体を構成するラミナと前記Ｂ種ラミナ積層体を構成するラミナの幅及び厚さが、それぞれ同一又は異なる構成としたことを特徴としている。
さらに、前記Ａ樹種の曲げ応力が、前記Ｂ樹種の曲げ応力より大きいことを特徴としている。

これらＡ樹種やＢ樹種は、ダフリカカラマツ、アカマツ、オウシュウアカマツ、スプルース、サザンイエローパイン、ヒノキ、カラマツ、ベイマツ、スギ、等、ラミナの積層接着に適した樹種類から選択されるが、特に、強度とコスト、及び入手や加工の容易性を考慮して、前記Ａ種ラミナ積層体をカラマツ材のラミナ、及び前記Ｂ種ラミナ積層体をスギ材のラミナで構成することが好ましい。

本集成材は、上記のように、強度は高いが入手困難で比較的高価格の樹種のラミナから成る積層体と、強度は低いが入手容易で比較的低価格の樹種のラミナから成る積層体を、二次接着して複合材の集成材を形成している。このため、従来の断面サイズを越える大型サイズの集成材であって、価格を抑えつつ高強度の異樹種の複合集成材を形成することができる。

第１実施形態に係る異樹種の複合集成材を示す組立斜視図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。 第２実施形態に係る異樹種の複合集成材を示す組立斜視図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。 第１、第２の実施形態に係る異樹種の複合集成材の強度試験の概要図（Ａ）と試験結果を示す表（Ｂ）である。 他の実施形態に係る異樹種の複合集成材を示す断面図（Ａ）、（Ｂ）である。

以下に、本集成材にかかる実施形態の例について、図面を基に説明する。ただし、本考案は、以下に示す実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではなく、上記本考案の技術的思想の範囲内で、構成要素の具体的形状を適宜に変更することは可能である。また、図示する実施態様は、理解を容易にするために、特定の部材を全体において比較的大きく図示する場合、または小さく図示する場合などがあるが、いずれも本集成材の各構成要素の寸法比率を何ら限定するものではない。

［第１実施形態］
図１（Ａ）、（Ｂ）において、図示符号１は、本集成材の第１実施形態に係る異樹種の複合集成材（以下、「第１実施集成材」と称する。）を示す。

この第１実施集成材１は、異なる樹種の積層体を幅方向に二次接着して一体構造とした複合集成材である。また、積層方向と直交する幅方向において、両外側面側にはカラマツ材のラミナ３１（以下、「カラマツラミナ」と称する。）を積層して成るカラマツラミナ積層体３を配置し、その間にはスギ材のラミナ４１（以下、「スギラミナ」と称する。）を積層接着して成るスギラミナ積層体４を配置している。

これら、カラマツラミナ積層体３、及びスギラミナ積層体４は、共に同じ幅と厚さから成るカラマツラミナ３１、及びスギラミナ４１の１０枚を積層状に接着（一次接着）して形成したものである。そして、１個のスギラミナ積層体４を、その積層方向と直交する幅方向及び長さ方向の両側面に、２個のカラマツラミナ積層体３で挟持するように接着（二次接着）して、一体構造としている。

また、第１実施集成材１の幅寸法はｂであり、高さ寸法はｈであると共にｂ＝ｈである。カラマツラミナ積層体３及びスギラミナ積層体４は、共に幅寸法がｂ／３に設定している。

因みに、第１実施集成材１の形成に用いる積層接着及び二次接着における接着剤５は、一般的に用いられているレゾルシノール樹脂接着剤、若しくはレゾルシノール・フェノール樹脂接着剤である。なお、各樹種のラミナ積層体３、４の長さ方向（フィンガージョイント）には、レゾルシノール樹脂接着剤、レゾルシノール・フェノール樹脂接着剤、若しくはメラミン樹脂接着剤を用いている。

上記構成を採用することは、カラマツラミナ３１の方がスギラミナ４１に比べて強度性能（曲げヤング係数、曲げ強さ、曲げ応力）が優れており好ましいが、供給量が少なく価格的にも高価のものと成らざるを得なかった。一方、３個のスギラミナ積層体４のみを二次接着して構成した場合は、大断面の構造材としては確保できる強度範囲から柱や梁等の許容長さに制限があり、広範な大空間の構築においては、その使用範囲に限界があった。第１実施集成材１は、これをバランス良く解消することができるものである。

［第２実施形態］
次に、図２（Ａ）、（Ｂ）において、図示符号２は、本集成材の第２実施形態に係る異樹種の複合集成材（以下、「第２実施集成材」と称する。）を示す。

この第２実施集成材２は、第１実施集成材１と同様に異なる樹種のラミナ積層体を幅方向の外側面に二次接着して成る複合集成材であるが、配置するラミナ積層体の組合せを逆にしたものである。すなわち、１個のカラマツラミナ積層体３を幅方向から挟むようにして２個のスギラミナ積層体４を配置して一体構造としたものである。

また、スギラミナ積層体４、及びカラマツラミナ積層体３は、同じ幅寸法、同じ厚さ寸法から成るスギラミナ４１、若しくはカラマツラミナ３１の１０枚をそれぞれ積層接着して形成したものであることは、第１実施集成材１と同様であり、断面寸法における幅ｂ、高さｈに加え、各積層体４、３の幅ｂ／３、高さｈの関係性、及び使用する接着剤５も上記の通常使用されているものである。

［強度試験］
上記構成による第１実施集成材１、第２実施集成材２に対し、強度試験として「集成材の日本農林規格」に基づく「曲げＡ試験」を実施した。当該曲げ試験の概要は図３（Ａ）に示す。第１実施集成材１、第２実施集成材２は、共にｂ：３００ｍｍ、ｈ：３００ｍｍ、Ｌ：６，０００ｍｍ、ｌ：５，４００ｍｍの資料集成材に形成して、試験を行った。
その結果、図３（Ｂ）の表に示す「曲げヤング係数（ＭＰａ又はＮ／ｍｍ^２）」と「曲げ強さ（ＭＰａ又はＮ／ｍｍ^２）」の値を得た。

なお、比較のために、カラマツラミナ積層体３の３個を二次接着して同寸法に形成した比較集成材１と、スギラミナ積層体４の３個を二次接着して同寸法に形成した比較集成材２にも同様の「曲げＡ試験」を実施した結果を記載している。

このことから、第１実施集成材１、第２実施集成材２は、カラマツラミナ積層体３とスギラミナ積層体４の組合せ複合集成材とすることにより、カラマツラミナ積層体３のみ又はスギラミナ積層体４のみで一体形成した集成材に比べて必要十分な強度特性を確保できることが明確になった。

［他の実施形態］
次に、他の実施形態として、上記の第１実施集成材１、及び第２実施集成材２では、構成する各樹種ラミナ３１、４１を、同一幅、同一厚さとしているが、これに限定することなく、幅及び（又は）厚さを適宜変更して積層する構成としても良い。

すなわち、図４の（Ａ）に示すように、上記第１実施集成材１と同様の積層体の組合せを、厚さは同じでも幅が異なるカラマツラミナ６１から成るカラマツラミナ積層体６と、同様にスギラミナ７１から成るスギラミナ積層体７とを二次接着して構成してもよい。

これにより、上記の第１実施集成材１、及び第２実施集成材２とは、異なる強度特性を持った大断面の複合集成材を、用途に合わせて適切な集成材として形成することができる。

さらに、他の実施形態として、各ラミナの幅は同じでも積層するカラマツラミナ８１の厚さを適宜に異ならしめてカラマツラミナ積層体８を形成し、同様にスギラミナ９１の厚さも適宜に異ならしめてスギラミナ積層体９を形成してもよい。

上記の二次接着後の断面寸法の幅ｂ及び高さｈに関しては、第１実施集成材１及び第２実施集成材２における幅ｂ及び高さｈと同寸法となるように設定している。しかし、必ずしもこれに限定する必要はなく、大断面の縦横寸法ｈ×ｂを適宜に設定してもよい。

１ 第１実施集成材
２ 第２実施集成材
３ カラマツラミナ積層体
３１ カラマツラミナ
４ スギラミナ積層体
４１ スギラミナ
５ 接着剤
６ カラマツラミナ積層体（幅異）
６１ カラマツラミナ（幅異）
７ スギラミナ積層体（幅異）
７１ スギラミナ（幅異）
８ カラマツラミナ積層体（厚異）
８１ カラマツラミナ（厚異）
９ スギラミナ積層体（厚異）
９１ スギラミナ（厚異）

Claims (5)

1. 所定の幅、厚さ、及び長さのＡ樹種のラミナを積層状に接着して形成したＡ種ラミナ積層体と、
   所定の幅、厚さ、及び長さで、かつ前記Ａ樹種と異なる曲げ応力のＢ樹種のラミナを積層状に接着して形成したＢ種ラミナ積層体と、から成り、
   前記Ａ種ラミナ積層体の積層方向と直交する幅方向及び長さ方向の両側面に、積層方向を平行して前記Ｂ種ラミナ積層体を二次接着して一体構造としたことを特徴とする異樹種の複合集成材。
2. 前記Ａ種ラミナ積層体を構成するラミナと前記Ｂ種ラミナ積層体を構成するラミナの幅が、同一又は異なる構成としたことを特徴とする請求項１記載の異樹種の複合集成材。
3. 前記Ａ種ラミナ積層体を構成するラミナと前記Ｂ種ラミナ積層体を構成するラミナの厚さが、同一又は異なる構成としたことを特徴とする請求項１、又は２記載の異樹種の複合集成材。
4. 前記Ａ樹種の曲げ応力が、前記Ｂ樹種の曲げ応力より大きく設定したことを特徴とする請求項１、２、又は３記載の異樹種の複合集成材。
5. 前記Ａ樹種をカラマツ材、及び前記Ｂ樹種をスギ材で構成したことを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載の異樹種の複合集成材。

Images